NO964949L - Electrode for use in membrane electrolyzers - Google Patents
Electrode for use in membrane electrolyzersInfo
- Publication number
- NO964949L NO964949L NO964949A NO964949A NO964949L NO 964949 L NO964949 L NO 964949L NO 964949 A NO964949 A NO 964949A NO 964949 A NO964949 A NO 964949A NO 964949 L NO964949 L NO 964949L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- plate
- net
- electrode
- profile
- blind
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 24
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 19
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 16
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 claims 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 7
- 230000007420 reactivation Effects 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 4
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007868 Raney catalyst Substances 0.000 description 1
- 229910000564 Raney nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000572 poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 230000000607 poisoning effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
- C25B11/03—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form perforated or foraminous
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49345—Catalytic device making
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
- Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
- Y10T29/532—Conductor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
- Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
- Y10T29/532—Conductor
- Y10T29/53204—Electrode
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/53—Means to assemble or disassemble
- Y10T29/5313—Means to assemble electrical device
- Y10T29/5327—Means to fasten by deforming
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører en elektrode for bruk i membranelektrolysører i henhold til de selvstendige kravenes ingress. Elektrolyseprosesser med ionebyttermem-braner er for tiden den foretrukne metode for industriell produksjon av klor og kaustisk soda fra saltlate, det vil si fra en vanndig konsentrert løsning av natriumklorid, selv om lovende muligheter også har vist seg for andre industrielle anvendelser, så som produksjon av hydrogen og oksygen ved elektrolyse av alkalimetall hydroksidløsninger. The present invention relates to an electrode for use in membrane electrolysers according to the preamble of the independent claims. Electrolysis processes with ion-exchange thermal membranes are currently the preferred method for the industrial production of chlorine and caustic soda from brine, i.e. from an aqueous concentrated solution of sodium chloride, although promising possibilities have also been shown for other industrial applications, such as the production of hydrogen and oxygen by electrolysis of alkali metal hydroxide solutions.
I lys av den utstrakte bruk av kloralkalielektrolyse, vil imidlertid den etterfølgende beskrivelsen henvise til denne prosessen uten noen måte å begrense oppfinnelsen til dette. Kloralkalielektrolyseprosessen er kjennetegnet av en drift i en lang periode, forutsatt at visse tekniske aspekter blir tatt i betraktning. To av disse aspektene er representert av den resiprokerende interaksjonen mellom elektrodene og ionebyttermembranene og av elektrodenes levetid. In light of the widespread use of chloralkali electrolysis, however, the following description will refer to this process without in any way limiting the invention thereto. The chloralkali electrolysis process is characterized by an operation for a long period, provided that certain technical aspects are taken into account. Two of these aspects are represented by the reciprocal interaction between the electrodes and the ion exchange membranes and by the lifetime of the electrodes.
Vedrørende det første av disse aspektene, må det tas i betraktning av turbulens av elektrolytten lett kan medføre vibrering av det skjøre ionebyttermembranet. For å unngå et slikt problem som lett kan medføre brudd i membranet, er vanligvis de to rommene til hver elementærcelle som danner en industriell elektrolysør, kjennetegnet av et trykk-difterensial som holder membranet presset mot en av elektrodene, normalt anoden ved membrankloralkalielektrolyse. Den andre elektroden kan også være presset mot membranet ved hjelp av et passende elastisk system og derved øke den mekaniske stabili-teten til selve membranet (denne teknologien er kjent som "zero-gap"). Alternativt kan den andre elektroden være anbragt i en avstand fra membranet som skyves mot den første elektroden av trykkdifferensialet som allerede nevnt (teknologi kjent som "finite-gap" eller "narrow-gap"). Regarding the first of these aspects, it must be taken into account that turbulence of the electrolyte can easily cause vibration of the fragile ion exchange membrane. In order to avoid such a problem that can easily lead to rupture of the membrane, the two compartments of each elementary cell forming an industrial electrolyser are usually characterized by a pressure differential that keeps the membrane pressed against one of the electrodes, normally the anode in membrane chloralkali electrolysis. The second electrode can also be pressed against the membrane by means of a suitable elastic system and thereby increase the mechanical stability of the membrane itself (this technology is known as "zero-gap"). Alternatively, the second electrode can be placed at a distance from the membrane which is pushed towards the first electrode by the pressure differential as already mentioned (technology known as "finite-gap" or "narrow-gap").
I hvert tilfelle er membranet i kontakt med minst en elektrode, hvis geometri er meget viktig. Forskjellige elektrodegeometrier er kjent fra den såkalte ekspandert metall til plater kuttet i parallelle remser tilveiebragt med kantprofiler som virker som gass-avledningsorgan (se europeisk publikasjon nr. 0 102 099), til "persienne" elektroder (se europeisk publikasjon nr. 0 189 535), fremstilt ved skjæring av metallplater med passende verktøy. In each case, the membrane is in contact with at least one electrode, the geometry of which is very important. Various electrode geometries are known from the so-called expanded metal to plates cut into parallel strips provided with edge profiles which act as gas-diversion means (see European publication no. 0 102 099), to "blind" electrodes (see European publication no. 0 189 535) , produced by cutting metal sheets with suitable tools.
For å oppnå den beste ytelsen til membranet, er det viktig at de delene av elektroden som er fremstilt av kompakt metall har så reduserte dimensjoner som mulig siden diffusjonen av natriumkloridsaltløsning inne i mellomrommene mellom membranet og metallet bremses ned og som en konsekvens blir væsken inne i mellomrommene progressivt fortynnet. Fortynningen av saltløsningen fører til etsing av membranet. En annen øde- leggende mekanisme stammer fra stagnasjonen av klorlommer inne i membran/metall-mellomrommene. Denne stagnasjonen medfører dannelse av natriumkloridkrystaller inne i membranet, hvis struktur blir permanent endret og derved ødelegger ytelsen (se Modern Chlor-Alkali Technology, vol 4, Elsevier Applied Science, 1990, side 109-123). Disse fenomenene med membranbeskadigelse, er lettere å kontrollere med ekspanderte metall-elektroder hvor dimensjonene til nettåpningene og de faste metallpartiene i stor grad kan varieres ved å endre forskjellige parametere, så som stigningen mellom skjærene og deres lengde, såvel som ekspansjonsgrad. Situasjonen er mye mer kritisk med andre geometrier, spesielt med "persienne"-elektroder som på den andre siden gir merkbare fordeler med hensyn til lokal fluodynamikk til gass-væskeblandingene av elektrolyse-produktene (se europeisk publikasjon nr. 0 189 535). Med "persienne" elektroder er det faktisk et stort kontaktområde mellom membranet og de faste metallpartiene til elektrodene og det er derfor en høy risiko for beskadigelse som tidligere nevnt, desto mer sannsynlig jo høyere strømtettheten er under drift i industrielle elektrolysører. In order to achieve the best performance of the membrane, it is important that the parts of the electrode made of compact metal have as reduced dimensions as possible since the diffusion of sodium chloride salt solution inside the spaces between the membrane and the metal is slowed down and as a consequence the liquid inside the spaces progressively thinned. The dilution of the salt solution leads to etching of the membrane. Another destructive mechanism stems from the stagnation of chlorine pockets inside the membrane/metal interstices. This stagnation results in the formation of sodium chloride crystals inside the membrane, the structure of which is permanently altered and thereby destroys performance (see Modern Chlor-Alkali Technology, vol 4, Elsevier Applied Science, 1990, pages 109-123). These phenomena of membrane damage are easier to control with expanded metal electrodes where the dimensions of the mesh openings and the fixed metal parts can be varied to a large extent by changing different parameters, such as the pitch between the cuttings and their length, as well as the degree of expansion. The situation is much more critical with other geometries, especially with "blind" electrodes which, on the other hand, provide noticeable advantages with regard to local fluid dynamics to the gas-liquid mixtures of the electrolysis products (see European publication no. 0 189 535). With "blind" electrodes, there is actually a large contact area between the membrane and the solid metal parts of the electrodes and there is therefore a high risk of damage as previously mentioned, the more likely the higher the current density during operation in industrial electrolysers.
For å løse problemet med membranbeskadigelse, har det vært foreslått forskjellige løsninger, så som å gjøre membranoverflaten som skal være i kontakt med elektroden ru. Denne ruheten kan oppnås ved hjelp av en partiell korrosjon av overflaten, for eksempel av en plasmastråle eller ved å påføre et sjikt av hydrofilt pulver som hindrer adhesjon av gassbobler. Alternativt kan elektrodeoverflaten gjøres ru ved å inngravere hull og kanaler i et sildebenmønster, ved hjelp av et laserutstyr (se US-patent nr. 5.114.547). In order to solve the problem of membrane damage, various solutions have been proposed, such as roughening the membrane surface that will be in contact with the electrode. This roughness can be achieved by means of a partial corrosion of the surface, for example by a plasma jet or by applying a layer of hydrophilic powder which prevents the adhesion of gas bubbles. Alternatively, the electrode surface can be roughened by engraving holes and channels in a herringbone pattern, using a laser device (see US Patent No. 5,114,547).
Vedrørende det andre aspektet som er levetiden til elektrodene, vil dette avhenge av konstruksjonen av elektrodene som består av et metall substrat med den tidligere nevnte geometri, tilveiebragt med et elektrokatalyttisk belegg. For eksempel når elektrodene virker som anoder (positiv polaritet), er substratet titan og belegget er fremstilt av oksider av platinagruppemetaller med en tykkelse på noen mikron. Når elektrodene virker som katoder (negativ polaritet), er sustratet nikkel eller karbonstål eller rustfritt stål belagt med en tynn filk (noen mikron) av Raneynikkel, platinagruppe metaller eller oksider av samme, enten alene eller i kombinasjon. Levetiden til disse elektrokatalyttiske beleggene avhenger av driftsbetingelsene, spesielt temperatur, strømtetthet, elektrolytt-konsentrasjon og nærværet av forgiftende midler som kan hindre den elektrokatalyttiske aktiviteten ("forgiftning"). I alle tilfeller, etter en viss driftsperiode, må elektrodene fornyes (i den etterfølgende beskrivelsen: reaktivering). Den enkleste måten er å sende konstruksjonene som elektrodene er festet til til produsentens anlegg, hvor elektrodene løsnes fra støttekonstruksjonen og erstattes med nye elektroder. Denne operasjonen er helt innlysende tidskrevende (transport, mekanisk operasjon) og kostbar (totalfornying av elektrodene innbefattende metallsubstrat). Et mulig alternativ består i å feste, vanligvis ved punktsveising, en ny elektrode på overflaten av den utbrukte. I denne hensikt anvendes det nett som har passende dimensjoner til åpningene og fremfor alt en liten tykkelse (se europeisk publikasjon nr. 0 044 035). Denne metoden har den vesentlige ulempe at den endrer den lokale geometrien til membran-elektrodekontakten og derved i stor grad endrer fluodynamikken til blandingene av elektrolytt og produsert gass. Denne ulempen er av spesiell betydning når det tynne aktiverte nettet påføres til de utbrukte elektrodene av "persienne" typen eller tilsvarende geometri. Regarding the second aspect which is the lifetime of the electrodes, this will depend on the construction of the electrodes which consist of a metal substrate with the previously mentioned geometry, provided with an electrocatalytic coating. For example, when the electrodes act as anodes (positive polarity), the substrate is titanium and the coating is made of oxides of platinum group metals with a thickness of a few microns. When the electrodes act as cathodes (negative polarity), the substrate is nickel or carbon steel or stainless steel coated with a thin film (a few microns) of Raney nickel, platinum group metals or oxides thereof, either alone or in combination. The lifetime of these electrocatalytic coatings depends on the operating conditions, in particular temperature, current density, electrolyte concentration and the presence of toxic agents that can hinder the electrocatalytic activity ("poisoning"). In all cases, after a certain period of operation, the electrodes must be renewed (in the following description: reactivation). The easiest way is to send the structures to which the electrodes are attached to the manufacturer's facility, where the electrodes are detached from the support structure and replaced with new electrodes. This operation is quite obviously time-consuming (transport, mechanical operation) and expensive (total renewal of the electrodes including metal substrate). A possible alternative consists in fixing, usually by spot welding, a new electrode on the surface of the used one. For this purpose, nets are used that have suitable dimensions for the openings and, above all, a small thickness (see European publication no. 0 044 035). This method has the significant disadvantage that it changes the local geometry of the membrane-electrode contact and thereby largely changes the fluid dynamics of the mixtures of electrolyte and produced gas. This disadvantage is of particular importance when the thin activated mesh is applied to the spent electrodes of the "blind" type or equivalent geometry.
Det er derfor innlysende at løsningene foreslått i kjent teknikk (for eksempel gjøre membranet eller elektrodeoverflaten ru) kun har redusert bredden av membran-elektrodekontait, i betydelig grad økt produksjonskostnadene (for eksempel bruk av laserutstyr) eller har løst et problem (reaktivering av utbrukte elektroder ved bruk av tynne aktiverte nett) som gir opphav til ytterligere ulemper (dårligere lokal fluodynamikk til gass-elektrolyttblandinger). It is therefore obvious that the solutions proposed in the prior art (for example roughening the membrane or the electrode surface) have only reduced the width of the membrane-electrode contact, significantly increased the production costs (for example the use of laser equipment) or have solved a problem (reactivation of spent electrodes when using thin activated nets) which gives rise to further disadvantages (worse local fluodynamics for gas-electrolyte mixtures).
Hensikten med foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe en ny elektrode som er istand til å unngå fullstendig problene med kjent teknikk, spesielt vedrørende geometrien til kontaktområdet mellom membranet og elektroder av "persienne"-typen eller tilsvarende geometrier, når elektrodene blir utbrukt etter en bruksperiode. Vedrørende dette siste aspektet, har elektroden i henhold til foreliggende oppfinnelse en konstruksjon hvorved reaktivering kan skje på anleggsstedet uten å måtte sende de utbrukte elektrode-systemene til produsentens anlegg. The purpose of the present invention is therefore to provide a new electrode which is able to completely avoid the problems with prior art, especially regarding the geometry of the contact area between the membrane and electrodes of the "blind" type or similar geometries, when the electrodes are used up after a period of use. Regarding this last aspect, the electrode according to the present invention has a construction whereby reactivation can take place at the installation site without having to send the spent electrode systems to the manufacturer's facility.
Nok en hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en ny elektrodekonstruk-sjon tilveiebragt med et elektro-katalyttisk belegg som i sterk grad reduserer problemene forbundet med membran-elektrodekontakten og videre tillater en enkelt reaktivering av belegget når dette er utbrukt. Another purpose of the present invention is to provide a new electrode construction provided with an electro-catalytic coating which greatly reduces the problems associated with the membrane-electrode contact and further allows a simple reactivation of the coating when this has been used up.
Oppfinnelsen vil i det etterfølgende bli mer detaljert forklart ved hjelp av utførelses-eksempler med henvisning til de medfølgende tegninger. The invention will subsequently be explained in more detail with the help of design examples with reference to the accompanying drawings.
Figur 1 viser en elektrode av "persienne"-typen sett forfra.Figure 1 shows an electrode of the "blind" type seen from the front.
Figur 2 viser et tverrsnitt av elektrodekonstruksjonen i figur 1. Elektroden er fremstilt av en metallplate utformet med et spesielt verktøy som samtidig putter remser i platen og bøyer dem. Figur 3 viser en sammensatt konstruksjon bestående av elektroden i figur 1, tilveiebragt med en aktivert plan plate som brukes for å fornye elektrodens elektrokatalyttiske aktivitet i henhold til læren ved kjent teknikk. Figur 4 viser en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen sett forfra. Et plant nett fremstilt av samme metall som platen og tidligere tilveiebragt med et elektrokatalyttisk belegg varmes ved å bruke samme verktøy som brukes for elektroden i figur 1. Det formede nettet har derved samme profil som plate-elektroden vist i figur 5. Figurene 6 og 7 viser de sammenfallende profilene til det formede nettet i figurene 4 og 5 anvendt for platen i figurene 1 og 2. Figure 2 shows a cross-section of the electrode construction in Figure 1. The electrode is made from a metal plate designed with a special tool that simultaneously puts strips in the plate and bends them. Figure 3 shows a composite construction consisting of the electrode in Figure 1, provided with an activated planar plate which is used to renew the electrode's electrocatalytic activity according to the teachings of the prior art. Figure 4 shows a preferred embodiment of the invention seen from the front. A flat mesh made of the same metal as the plate and previously provided with an electrocatalytic coating is heated using the same tool used for the electrode in Figure 1. The shaped mesh thereby has the same profile as the plate electrode shown in Figure 5. Figures 6 and 7 shows the coincident profiles of the shaped mesh in Figures 4 and 5 applied to the plate in Figures 1 and 2.
I figurene 4, 5, 6 og 7 er det vist en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse. Nettet er tilveiebragt med et elektrokatalyttisk belegg festet til den kjente elektroden i figur 1, og gir flere fordeler som vil bli forklart nærmere i det etterfølgende. Først og fremst vil nettet, kjennetegnet ved en lavere tykkelse enn elektroden, feste seg perfekt til elektrodeplateprofilet og kan effektivt festes til dette ved punktsveising. Løsningen foreslått ved kjent teknikk som er vist i figur 3, blir negativt påvirket av flere problemer vedrørende sveising, sannsynligvis på grunn av det lille kontaktområdet mellom den planlagte platen og de bøyde profilene til elektroden av "persienne"-typen. Sveiseprosedyrene som er kjent i teknikkens stand er lite pålitelige og det er fare for løsning med etterfølgende ujevn strømfordeling. I tillegg til muligheten for å bruke en enklere og mer pålitelig sveiseprosedyre, bevarer den foretrukne utførelsesformen av foreliggende oppfinnelse alle de fordelaktige fluordynamiske egenskapene som den kjente elektroden i figur 1. Figures 4, 5, 6 and 7 show a preferred embodiment of the present invention. The grid is provided with an electrocatalytic coating attached to the known electrode in figure 1, and provides several advantages which will be explained in more detail in what follows. First of all, the net, characterized by a lower thickness than the electrode, will attach perfectly to the electrode plate profile and can be effectively attached to this by spot welding. The solution proposed by the prior art shown in Figure 3 is adversely affected by several welding problems, probably due to the small contact area between the planed plate and the bent profiles of the "blind" type electrode. The welding procedures that are known in the state of the art are not very reliable and there is a risk of a solution with subsequent uneven current distribution. In addition to the possibility of using a simpler and more reliable welding procedure, the preferred embodiment of the present invention preserves all the advantageous fluorodynamic properties of the known electrode of Figure 1.
Som en ytterligere fordel tilveiebringer foreliggende oppfinnelse en elektrode, hvis bøyde profiler har en irregulær profil, spesielt anvendelig for å hindre at membranet fester seg til metallet og derved unngår man det negative fenomenet med fortynning av natriumklorid-løsningen og gassinnfanging. Dette resultatet oppnås på en effektiv måte, ved lave kostnader og med en enkel konstruksjonsmetode, spesielt når dimensjonene til nettåpningene er mindre enn bredden av remsene til "persienne"-elektroden. Fortrinnsvis er nettet fremstilt ved ekspansjon av en plate med en passende tykkelse. Som en konsekvens oppsummerer den foretrukne utførelsesformen av oppfinnelsen alle fordelene som tilbys av de forskjellige kjente løsninger, det vil si reaktivering ved bruk av en plan plate og eliminering av problemet med fortynning i mellomrommene og gassinnfanging ved å gravere elektrodeoverflatene med kanaler i et sildebenmønster. Videre er disse fordelene sammenføyd i et enkelt element, lett å produsere med lave kostnader, istand til å opprettholde fluordynamikkegenskapene til de kjente konstruksjonene. Av denne årsak er den foretrukne utførelsesformen av foreliggende oppfinnelse ikke bare anvendelig for reaktivering av utbrukte elektroder, men også for installasjon i nye elektrolyserer. I dette tilfellet medfører produksjonsprosedyren følgende trinn: Forme en metallplate for å oppnå strukturen og profilen i figurene 1 og 2, i motsetning til læreren i kjent teknikk, er denne strukturen ikke tilveiebragt med et As a further advantage, the present invention provides an electrode, whose bent profiles have an irregular profile, particularly useful for preventing the membrane from sticking to the metal and thereby avoiding the negative phenomenon of dilution of the sodium chloride solution and gas entrapment. This result is achieved in an efficient manner, at low cost and with a simple construction method, especially when the dimensions of the mesh openings are smaller than the width of the strips of the "blind" electrode. Preferably, the net is produced by expanding a plate of a suitable thickness. As a consequence, the preferred embodiment of the invention summarizes all the advantages offered by the various known solutions, i.e. reactivation using a flat plate and eliminating the problem of dilution in the spaces and gas entrapment by engraving the electrode surfaces with channels in a herringbone pattern. Furthermore, these advantages are joined in a single element, easy to manufacture at low cost, able to maintain the fluorodynamic properties of the known structures. For this reason, the preferred embodiment of the present invention is not only applicable for the reactivation of spent electrodes, but also for installation in new electrolysers. In this case, the manufacturing procedure entails the following steps: Shaping a metal sheet to obtain the structure and profile in figures 1 and 2, in unlike the teacher in the prior art, this structure is not provided with a
elektrokatalyttisk belegg; electrocatalytic coating;
ekspansjon av en tynn plate for å danne nettet kjennetegnet ved passende dimensjoner av nettåpningene og av lavere tykkelse med hensyn til den formede platen. Nettet er tilveiebragt med et passende elektrokatalyttisk belegg. Nettet blir deretter formet med samme verktøy som blir brukt for å forme metallplaten. expansion of a thin sheet to form the web characterized by appropriate dimensions of the web openings and of lower thickness with respect to the formed sheet. The net is provided with a suitable electrocatalytic coating. The mesh is then shaped with the same tool used to shape the sheet metal.
Det oppnås dermed et formet nett som er perfekt anpasset til den formede platen. På denne måten vil plate-nettsammenstillingen lettere kunne sveises og det oppnås en mer pålitelig sveising. A shaped net is thus obtained which is perfectly adapted to the shaped plate. In this way, the plate-net assembly can be welded more easily and a more reliable welding is achieved.
Som en konklusjon ved den sammensatte konstruksjonen i henhold til foreliggende oppfinnelse, har de to komponentene forskjellige og komplementære funksjoner. Spesielt vil det formede nettet, med en tilstrekkelig tykkelse, sikre den nødvendige stivhet for elektrodesammenstillingen og vil med sin profil gi den beste lokal floudyna-mikk. Dette har som hovedfunksjon å tilveiebringe sammenstillingen med den nødven-dige elektrokatalyttiske aktivitet og den nødvendige overflateruhet til å forhindre beskadigelse av membranet, forårsaket av fortynning i for små mellomrom og gassinnfanging som nevnt tidligere. I en annen mindre foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen anvendes det en tynn plate i stedet for nettet. I dette tilfellet er platen tilveiebragt med et passende elektrokatalyttisk belegg og blir deretter formet med samme verktøy som ble brukt for å forme den tykkere platen. På denne måten vil den tynnere platen, tilveiebragt med det elektrokatalyttiske belegget, perfekt feste seg til profilet til den tykkere formede platen. Anvendelsen av platen kan skje kun i tilfelle med reaktivering av utbrukte elektroder. Anvendelsen av den tynne platen medfører imidlertid høyere kostnader enn det tynne nettet og elektrodesammenstillingsprofilet blir glatt. I fravær av den nødvendige ruhet, kan derfor membranet beskadiges, noe som skjer med de kjente elektrodene i figur 1. I motsetning til dette, på samme måte som med det tynne nettet, vil sveising av den tynne platen som er formet som tidligere beskrevet, være lett og pålitelig. Videre vil også den tynne platen kunne gi lokal fluodynamikk som er typisk for den opprinnelige elektroden. Diskusjonen over viser klart de distingtive trekk ved fore liggende oppfinnelse og noen foretrukne utførelsesformer av samme. Det er imidlertid mulig med videre modifikasjoner uten å avvike fra oppfinnelsens beskyttelsesomfang som kun er begrenset av de medfølgende krav. As a conclusion of the composite construction according to the present invention, the two components have different and complementary functions. In particular, the shaped mesh, with a sufficient thickness, will ensure the necessary rigidity for the electrode assembly and will, with its profile, provide the best local flow dynamics. This has the main function of providing the assembly with the necessary electrocatalytic activity and the necessary surface roughness to prevent damage to the membrane, caused by dilution in spaces that are too small and gas trapping as mentioned earlier. In another, less preferred embodiment of the invention, a thin plate is used instead of the net. In this case, the plate is provided with a suitable electrocatalytic coating and is then formed with the same tooling used to form the thicker plate. In this way, the thinner plate, provided with the electrocatalytic coating, will perfectly adhere to the profile of the thicker shaped plate. The plate can only be used in the case of reactivation of spent electrodes. However, the use of the thin plate entails higher costs than the thin mesh and the electrode assembly profile becomes smooth. In the absence of the necessary roughness, the membrane can therefore be damaged, which happens with the known electrodes in Figure 1. In contrast, in the same way as with the thin web, welding the thin plate shaped as previously described, be light and reliable. Furthermore, the thin plate will also be able to provide local fluodynamics that are typical of the original electrode. The discussion above clearly shows the distinctive features of the present invention and some preferred embodiments thereof. However, further modifications are possible without deviating from the invention's scope of protection, which is only limited by the accompanying claims.
Claims (18)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IT95MI002421A IT1279069B1 (en) | 1995-11-22 | 1995-11-22 | IMPROVED ELECTRODE TYPE FOR ION EXCHANGE MEMBRANE ELECTROLYZERS |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO964949D0 NO964949D0 (en) | 1996-11-21 |
| NO964949L true NO964949L (en) | 1997-05-23 |
Family
ID=11372570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO964949A NO964949L (en) | 1995-11-22 | 1996-11-21 | Electrode for use in membrane electrolyzers |
Country Status (21)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US5770024A (en) |
| EP (1) | EP0776996B1 (en) |
| KR (1) | KR100446569B1 (en) |
| CN (1) | CN1075127C (en) |
| AR (1) | AR004746A1 (en) |
| AT (1) | ATE188515T1 (en) |
| AU (1) | AU7069096A (en) |
| BR (1) | BR9605647A (en) |
| CA (1) | CA2190080A1 (en) |
| DE (1) | DE69606012T2 (en) |
| EG (1) | EG21459A (en) |
| IN (1) | IN191766B (en) |
| IT (1) | IT1279069B1 (en) |
| JO (1) | JO1974B1 (en) |
| NO (1) | NO964949L (en) |
| PL (1) | PL317150A1 (en) |
| RO (1) | RO119239B1 (en) |
| RU (1) | RU2169796C2 (en) |
| TN (1) | TNSN96142A1 (en) |
| TW (1) | TW449626B (en) |
| ZA (1) | ZA969763B (en) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3608880B2 (en) * | 1996-08-07 | 2005-01-12 | クロリンエンジニアズ株式会社 | Method for reactivating active cathode and ion-exchange membrane electrolyzer with reactivated cathode |
| US6139705A (en) * | 1998-05-06 | 2000-10-31 | Eltech Systems Corporation | Lead electrode |
| JP3215866B2 (en) * | 1999-03-26 | 2001-10-09 | 名古屋大学長 | Method for producing metal carrier used for exhaust gas purification catalyst |
| CA2349508C (en) | 2001-06-04 | 2004-06-29 | Global Tech Environmental Products Inc. | Electrolysis cell and internal combustion engine kit comprising the same |
| RU2205251C2 (en) * | 2001-08-14 | 2003-05-27 | Закрытое акционерное общество "Пегас" | Method of restoration of waste cathodes |
| KR100603536B1 (en) * | 2003-11-19 | 2006-07-26 | 박상길 | Electrolysis device with mesh type electrode plate |
| ITMI20070980A1 (en) * | 2007-05-15 | 2008-11-16 | Industrie De Nora Spa | ELECTRODE FOR ELECTROLYTIC MEMBRANE CELLS |
| CA2597068A1 (en) * | 2007-06-19 | 2008-12-19 | Peter Romaniuk | Hydrogen/oxygen gas produced by electrolysis as a partial hybrid fuel source for conventional internal combustion engines |
| KR102404835B1 (en) * | 2016-03-09 | 2022-06-07 | 인두스트리에 데 노라 에스.피.에이. | electrode structure provided with resistors |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4056452A (en) * | 1976-02-26 | 1977-11-01 | Billings Energy Research Corporation | Electrolysis apparatus |
| GB1581534A (en) * | 1976-09-20 | 1980-12-17 | Ici Ltd | Electrolytic cell |
| KR830002326B1 (en) * | 1978-11-09 | 1983-10-22 | 스터어링 드럭그 인코포레이팃드 | Wastewater Treatment Method |
| JPS5943994B2 (en) * | 1979-09-12 | 1984-10-25 | 清輝 高安 | Electrode for electrolysis |
| JPS6017833B2 (en) * | 1980-07-11 | 1985-05-07 | 旭硝子株式会社 | electrode |
| DE3228884A1 (en) | 1982-08-03 | 1984-02-09 | Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt | VERTICALLY ARRANGED PLATE ELECTRODE FOR GAS GENERATING ELECTROLYSIS |
| US4606804A (en) * | 1984-12-12 | 1986-08-19 | Kerr-Mcgee Chemical Corporation | Electrode |
| DE3501261A1 (en) * | 1985-01-16 | 1986-07-17 | Uhde Gmbh, 4600 Dortmund | ELECTROLYSIS |
| IT1200403B (en) * | 1985-03-07 | 1989-01-18 | Oronzio De Nora Impianti | SINGLE AND BIPOLAR ELECTROLYTIC CELLS AND RELATED ELECTRODIC STRUCTURES |
| US4923583A (en) * | 1985-11-04 | 1990-05-08 | Olin Corporation | Electrode elements for filter press membrane electrolytic cells |
| SE453886B (en) * | 1986-07-02 | 1988-03-14 | Moelnlycke Ab | FOR SINGLE USE OF SCIENTIFIC SUBSTANTIAL ARTICLE, PREFERRED TO AN INCONTINES PROTECTION |
| IT1198131B (en) * | 1986-11-19 | 1988-12-21 | Permelec Spa | REPLACEABLE ELECTRODE FOR ELECTROLYTIC CELLS |
| DE3640584A1 (en) * | 1986-11-27 | 1988-06-09 | Metallgesellschaft Ag | ELECTRODE ARRANGEMENT FOR GAS-GENERATING ELECTROLYSISTS WITH VERTICALLY ARRANGED PLATE ELECTRODES |
| DE3726674A1 (en) * | 1987-08-11 | 1989-02-23 | Heraeus Elektroden | ELECTRODE STRUCTURE FOR ELECTROCHEMICAL CELLS |
| SE465966B (en) * | 1989-07-14 | 1991-11-25 | Permascand Ab | ELECTRIC FOR ELECTRIC LIGHTING, PROCEDURE FOR ITS MANUFACTURING AND APPLICATION OF THE ELECTRODE |
| DE4306889C1 (en) * | 1993-03-05 | 1994-08-18 | Heraeus Elektrochemie | Electrode arrangement for gas-forming electrolytic processes in membrane cells and their use |
-
1995
- 1995-11-22 IT IT95MI002421A patent/IT1279069B1/en active IP Right Grant
-
1996
- 1996-11-04 US US08/743,108 patent/US5770024A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-11-11 IN IN1953CA1996 patent/IN191766B/en unknown
- 1996-11-12 AU AU70690/96A patent/AU7069096A/en not_active Abandoned
- 1996-11-12 CA CA002190080A patent/CA2190080A1/en not_active Abandoned
- 1996-11-19 RO RO96-02175A patent/RO119239B1/en unknown
- 1996-11-20 EG EG102796A patent/EG21459A/en active
- 1996-11-21 KR KR1019960055992A patent/KR100446569B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-11-21 BR BR9605647A patent/BR9605647A/en not_active IP Right Cessation
- 1996-11-21 NO NO964949A patent/NO964949L/en not_active Application Discontinuation
- 1996-11-21 ZA ZA969763A patent/ZA969763B/en unknown
- 1996-11-21 RU RU96122312/12A patent/RU2169796C2/en active
- 1996-11-21 JO JO19961974A patent/JO1974B1/en active
- 1996-11-22 DE DE69606012T patent/DE69606012T2/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-11-22 AT AT96118777T patent/ATE188515T1/en not_active IP Right Cessation
- 1996-11-22 TN TNTNSN96142A patent/TNSN96142A1/en unknown
- 1996-11-22 PL PL96317150A patent/PL317150A1/en unknown
- 1996-11-22 EP EP96118777A patent/EP0776996B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-11-22 TW TW085114378A patent/TW449626B/en not_active IP Right Cessation
- 1996-11-22 AR ARP960105299A patent/AR004746A1/en unknown
- 1996-11-22 CN CN96121746A patent/CN1075127C/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-10-30 US US08/960,829 patent/US5824202A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-10-30 US US08/960,568 patent/US5824201A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2169796C2 (en) | 2001-06-27 |
| DE69606012T2 (en) | 2000-09-14 |
| ITMI952421A0 (en) | 1995-11-22 |
| EP0776996B1 (en) | 2000-01-05 |
| KR970027368A (en) | 1997-06-24 |
| US5824202A (en) | 1998-10-20 |
| TW449626B (en) | 2001-08-11 |
| DE69606012D1 (en) | 2000-02-10 |
| CN1163322A (en) | 1997-10-29 |
| CA2190080A1 (en) | 1997-05-23 |
| TNSN96142A1 (en) | 1998-12-31 |
| ZA969763B (en) | 1997-06-17 |
| NO964949D0 (en) | 1996-11-21 |
| US5824201A (en) | 1998-10-20 |
| US5770024A (en) | 1998-06-23 |
| CN1075127C (en) | 2001-11-21 |
| BR9605647A (en) | 1998-08-18 |
| JO1974B1 (en) | 1997-12-15 |
| AR004746A1 (en) | 1999-03-10 |
| ITMI952421A1 (en) | 1997-05-22 |
| ATE188515T1 (en) | 2000-01-15 |
| EP0776996A1 (en) | 1997-06-04 |
| IT1279069B1 (en) | 1997-12-04 |
| IN191766B (en) | 2003-12-27 |
| PL317150A1 (en) | 1997-05-26 |
| EG21459A (en) | 2001-10-31 |
| KR100446569B1 (en) | 2004-11-03 |
| RO119239B1 (en) | 2004-06-30 |
| AU7069096A (en) | 1997-05-29 |
| MX9605764A (en) | 1997-10-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5082543A (en) | Filter press electrolysis cell | |
| US5114547A (en) | Electrode | |
| JP2515142Y2 (en) | Gasket for electrolytic cell | |
| NO853041L (en) | A MULTI CELL ELECTRICIZER. | |
| CA2291095A1 (en) | Ion exchange membrane bipolar electrolyzer | |
| CA2078518C (en) | Channeled electrode defined by threads of electrically conducting material | |
| NO964949L (en) | Electrode for use in membrane electrolyzers | |
| JP2010526938A (en) | Electrode for membrane electrolysis cell | |
| EP0050373B1 (en) | Electrolysis cell and method of generating halogen | |
| GB2051870A (en) | Method for electrolysis of aqueous alkali metal chloride solution | |
| WO1986003786A1 (en) | A monopolar electrochemical cell, cell unit, and process for conducting electrolysis in a monopolar cell series | |
| US4519888A (en) | Electrolytic cell | |
| US6063257A (en) | Bipolar type ion exchange membrane electrolytic cell | |
| JPH0432594A (en) | Reactivation method of electrode for electrolysis | |
| CA1117473A (en) | Electrolytic cell | |
| CN1272470C (en) | Electrolytic cells with renewable electrode structures and method for substituting the same | |
| JPH0456790A (en) | Reactivating method of electrode for electrolysis | |
| JP3869383B2 (en) | Ion-exchange membrane electrolytic cell using liquid-permeable gas diffusion cathode | |
| JP2005533176A (en) | Cathode finger structure of chloroalkali membrane electrolytic cell | |
| MXPA96005764A (en) | Improved electrode for demembr electrolyzers | |
| JPS63128189A (en) | Method for assembling constitutional parts of filter press structure on support structure |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FC2A | Withdrawal, rejection or dismissal of laid open patent application |